WO2014098363A1 - 스마트폰용 피부 상태 측정장치 - Google Patents

스마트폰용 피부 상태 측정장치 Download PDF

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WO2014098363A1
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smartphone
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mcu
user
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임재윤
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에이엠씨주식회사
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    • A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers

Definitions

  • the present invention belongs to the field of smartphone peripheral technology.
  • dermatologists and clinics are equipped with specialized medical equipment, enabling diagnostic activities such as taking enlarged photographs of pores.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art, is connected by a smart phone and a USB method, the amount of water for the skin of various locations, such as the face, neck, body of the human body by the user operation using the smartphone,
  • An object of the present invention is to provide a skin condition measuring device for a smartphone, which measures the amount of oil (sebum), acidity (pH), and skin temperature, and at the same time, magnifies and photographs the skin of a corresponding location with a micro camera.
  • the skin condition measuring apparatus for a smart phone includes a camera module 141 for image capturing; and a light source 142 dimming toward the front of the camera module 141; );
  • Oil and water measuring means (110); Body temperature measuring means 120; pH measuring means 130; Or MCU 150 for controlling one or more of the photographing means 140; And
  • the smart phone 10 is connected by the USB method, and transmits the image taken by the photographing means 140 and the skin condition measurement value obtained from the MCU 150 to the smart phone 10, the smart And a USB hub controller 160 for transmitting a control signal from the phone 10 to the MCU 150 or the photographing means 140.
  • Oil and moisture measuring means (110) for detecting a voltage drop occurring at both sides of the measuring electrode (112) when the user contacts the skin;
  • Body temperature measuring means 120 for detecting a temperature of a measuring point;
  • PH measuring means 130 for detecting a potential difference generated between the comparison electrode 131 and the glass film electrode 132 when the user's skin contact;
  • the USB hub controller 160 When the USB hub controller 160 is electrically connected to the smartphone 10 to apply a control signal from the smartphone 10, the light source 142 dims forward of the camera module 141.
  • the camera module 141 captures an image
  • the MCU 150 calculates the oil and moisture state of the user's skin from the voltage drop value detected by the oil content measuring unit 110, or calculates the pH value of the user's skin from the potential difference detected by the pH measuring unit 130, or Or, the temperature of the measuring point from the temperature measuring means 120 is provided.
  • one side of the skin condition measuring device for a smart phone is a front portion 171 formed at one end; And a camera mounting space part 172 which is opened inward from the center of the front part 171 or is recessed in a predetermined length.
  • the measurement electrode plate 112 is exposed on the front portion 171 of the housing 170, the oil and water measuring means 110 for detecting a voltage drop generated on both sides of the measurement electrode plate 112 when the user's skin contact;
  • a body temperature measuring means (120) mounted to be exposed to the front portion (171) of the housing (170) and detecting a user body temperature when the skin of the user contacts the skin;
  • a light source 142 provided at one side of the camera module 141 and dimming toward the front part 171;
  • a MCU (150) provided inside the housing (170) for controlling the oil and water measuring means (110), the body temperature measuring means (120), the camera module (141), or the light source (142);
  • the image captured by the module 141 and the skin condition measurement value acquired from the MCU 150 are transmitted to the smartphone 10, and a control signal from the smartphone 10 is transmitted to the MCU 150 or the like.
  • the other side of the skin condition measuring device for a smart phone is the front portion 171 formed at one end; A rear portion 172 formed at the other end; A camera mounting space part 173 opened inward from the center of the rear part 172 or recessed in a predetermined length; a housing 170 having a shape extending in one direction;
  • the measurement electrode plate 112 is exposed on the front portion 171 of the housing 170, the oil and water measuring means 110 for detecting a voltage drop generated on both sides of the measurement electrode plate 112 when the user's skin contact;
  • a body temperature measuring means (120) mounted to be exposed to the front portion (171) of the housing (170) and detecting a user body temperature when the skin of the user contacts the skin;
  • the glass electrode film 133 is provided to be exposed to the front portion 171 of the housing 170, when the user's skin contact PH measuring means 130 for detecting a potential difference generated between the comparison electrode 131 and the glass film electrode 132;
  • a light source 142 provided at one side of the camera module 141 and dimming toward the rear portion 172;
  • MCU 150 which is provided inside the housing 170 and controls the oil and water measuring means 110, the body temperature measuring means 120, the pH measuring means 130, the camera module 141, or the light source 142. ;
  • the image captured by the module 141 and the skin condition measurement value acquired from the MCU 150 are transmitted to the smartphone 10, and a control signal from the smartphone 10 is transmitted to the MCU 150 or the like.
  • users can easily measure the amount of moisture, oil (sebum), acidity (pH), and skin temperature of their skin anytime, anywhere, without visiting a facility such as a clinic equipped with specialized equipment. At the same time it is possible to visually check the skin condition of the location.
  • USB host function users can simply install the app to control the skin condition measuring device for a smartphone according to the present invention by simply connecting with the smartphone.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of the skin condition measuring device for a smart phone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining the structure of the skin condition measuring apparatus for a smartphone according to this embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view illustrating a state in which the skin condition measuring device for a smart phone according to the present invention is connected to a smart phone
  • FIG. 4 is a view illustrating a state of measuring the state of the skin using the skin condition measuring device for smart phones according to the present invention
  • Figure 5 is a block diagram illustrating the connection between the components of the skin condition measuring apparatus for smartphones according to the present invention
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the oil and water measurement means.
  • FIG. 7 is a view for explaining a signal change in the process of obtaining the impedance from the voltage drop generated in the measurement electrode
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a pH measuring means
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the skin condition measuring apparatus for smartphones according to the present invention.
  • ⁇ means means a unit that processes at least one function or operation, Each of these may be implemented by software or hardware, or a combination thereof.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of the smart phone skin condition measuring apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining the structure of the smart phone skin condition measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone according to the present invention shown in FIG. 1 includes a housing 170 made of synthetic resin or metal.
  • the housing 170 preferably has a cylindrical shape elongated in one direction as illustrated in FIG. 1.
  • the oil content measuring means 110 and the body temperature measuring means 120 is exposed to the front portion 171 of one end thereof.
  • the central portion of the front portion 171 is opened or recessed a predetermined length in the inward direction.
  • the camera mounting space 173 which is a space formed inside the housing 170, is provided with a camera module 141 and a light source 142.
  • the camera module 141 may use a conventional imaging device.
  • a 5 megapixel CMOS camera module or the like can be used.
  • the light is sufficiently shielded from being affected by external lighting, and an independent self-illumination by the light source 142 should be used.
  • the camera mounting space unit 173 blocks light from outside.
  • the skin of the user which is a photographing target part in the actual use of the user, is applied to the focal length of the camera module 141. Make sure you come in correctly.
  • a printed circuit board is stacked below the camera module 141 inside the housing 170, and a socket 161 for connecting a USB cable is provided at the other end of the housing 170.
  • the printed board is provided with the MCU 150 and the USB hub controller 160.
  • the oil content measuring unit 110 includes a measuring electrode plate 112 exposed to the front portion 171 of the housing 170.
  • the oil and water measuring means 110 detects the voltage drop occurring on both sides of the measuring electrode plate 112 when the user's skin contact.
  • the body temperature measuring means 120 is provided such that the sensor part is exposed to the front portion 171 of the housing 170. On the other hand, the body temperature measuring means 120 detects the user's body temperature when the user's skin contact.
  • the camera module 141 is a means for photographing a user's skin and is mounted in the camera mounting space 173 toward the front portion 171.
  • the light source 142 is further provided to one side of the camera module 141.
  • the light source 142 is preferably provided on the side surface so as not to obscure the angle of view of the camera module 141, and ensures sufficient illuminance when the camera module 141 is photographed by dimming toward the front part 171.
  • MCU 150 is provided in the housing 170, and controls the oil and water measuring means 110, the body temperature measuring means 120, the camera module 141 or the light source 142.
  • the USB hub controller 160 is electrically connected to the USB socket 161, and is connected to the smart phone 10 and the USB method by a USB cable connected through the socket 161.
  • the USB hub controller 160 applies a control signal transmitted from the smartphone 10 to the MCU 150 or the camera module 141, and conversely, an image captured by the camera module 141 and the MCU ( The skin condition measurement value obtained from 150 is transmitted to the smart phone 10.
  • the user connects the smartphone 10 and the socket 161 using a separate USB cable as shown in FIG. That is, the skin condition measuring apparatus 100 for smartphones according to the present invention and the smartphone 10 may be connected by using a cable for the smartphone 10 that is used universally.
  • the user executes a dedicated app of the smartphone 10 in a state in which the skin condition measuring device 100 for smartphone according to the present invention and the smartphone 10 are connected to the skin condition measuring device 100 for a smartphone. Can be controlled.
  • FIG 4 illustrates a state in which the user measures the skin condition of the user using the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone according to the present invention.
  • the user is holding the smartphone 10 with one hand, and holding the skin condition measuring device 100 for the smartphone according to the present invention with the other hand to measure the front part 171. Contact with the skin position.
  • the apparatus 100 for measuring skin condition of a smartphone measures the oil distribution state and body temperature of the user's skin at the same time as the user's skin is enlarged and photographed as described below.
  • the skin's oil and moisture status are measured, as well as an enlarged photograph of the skin tissue.
  • the measurement of the oil content and the body temperature may be performed by only one operation.
  • the front part 171 contacts the skin of the user, the light from the outside is shielded by the camera mounting space 173.
  • the light source 142 irradiates light toward the front part 171, and the camera module 141 of the user Shoot the skin.
  • the photographed image, the image and the measured water content and body temperature value are transmitted to the smartphone 10 via a USB cable.
  • the smart phone 10 transmits the collected information to a server (not shown), by processing in a predetermined manner to enable the user to know the skin condition at a glance, as well as changes in the skin condition of the user, skin condition It will be able to provide information such as how to improve.
  • This embodiment of the present invention shown in Figure 2 unlike the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone shown in Figure 1 is further provided with a pH measuring means 130.
  • the pH measuring unit 130 is provided with electrodes at both ends and has a vertically long shape, and also has a relatively large volume so that the size of the product is increased in the same direction as the camera module 141. It is difficult to design a sufficiently secure angle of view of the camera module 141.
  • the camera module 141 is disposed in the opposite direction.
  • the pH measuring means 130 is mounted in the housing 170, along the longitudinal direction of the housing 170, the glass electrode film 133 is exposed to the front portion 171 of the housing 170. It is provided to be.
  • the pH measuring unit 130 detects a potential difference generated between the comparison electrode 131 and the glass film electrode 132 as described below. do.
  • the measuring electrode plate 112 and the body temperature measuring unit 120 of the oil and moisture measuring unit 110 are also mounted to be exposed to the front portion 171 of the housing 170 as shown in FIG. 2.
  • the camera mounting space portion 173 is formed by opening inward from the center of the back portion 172 formed at the other end of the housing 170 or recessed in a predetermined length.
  • the camera module 141 is mounted in the camera mounting space 173 toward the rear portion 172, and the light source 142 is also mounted in the camera mounting space 173 toward one side of the camera module 141. .
  • MCU 150 is provided on the printed board provided in the housing 170, the oil and water measuring means 110, the body temperature measuring means 120, pH measuring means 130, the camera module 141 or the light source Control 142.
  • the user is in contact with the skin of the front portion 171 of the housing 170 while holding the skin condition measuring device 100 for smart phone as shown in FIG. It may be measured, and on the contrary, the back portion 172 of the housing 170 may be in contact with the skin to take an enlarged photograph of the skin.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the connection relationship between the components of the skin condition measuring apparatus for a smart phone according to the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the oil and water measuring means
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a signal change in the process of obtaining impedance from a voltage drop generated in the measuring electrode.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of the pH measuring means.
  • the components of the smart phone skin condition measuring apparatus 100 of the present invention can be largely divided into a sensing function, a photographing function, a signal processing function, and an information transmission function in terms of functions.
  • the oil and water measuring means 110, the body temperature measuring means 120, and the pH measuring means 130 correspond to a sensor, and the camera module 141 and the light source 142 serve as a photographing function.
  • the MCU 150 performs a signal processing function and the USB hub controller 160 performs an information transmission function.
  • the power required for the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone may use the power of the smartphone (10).
  • the oil and moisture measuring unit 110 detects a voltage drop occurring at both sides of the measuring electrode 112 when the user contacts the skin.
  • the oil and moisture measuring means 110 measures the oil state and the water state of the skin through the electrical resistance analysis of the living body as described below.
  • the oil and water measuring unit 110 is connected to the harmonic wave generator 111 generating the harmonic wave and the harmonic wave generating terminal of the harmonic wave generator 111, but having a first fixed resistance 113.
  • the harmonic generator 111 As the MCU 150 designates the generation frequency to the harmonic generator 111, the harmonic generator 111 generates a harmonic wave.
  • the harmonic wave generation terminal of the harmonic wave generator 111 is connected to the measuring electrode plate 112, and is then grounded through the first fixed resistor 113.
  • the measuring electrode plate 112 may be made of a metal having high conductivity, and preferably, a copper plate with gold plating may be used.
  • a voltage drop corresponding to the impedance Z of the measurement target is generated at both of the electrode plates of the measuring electrode plate 112.
  • the voltage drop also occurs on both sides of the first fixed resistor 113.
  • the amplifier 114 amplifies the difference value of the voltage and inputs it to the A / D converter of the MCU 150.
  • the power of the amplifier 114 may be set to + 5V and GND, and the amplification degree may be set to 1 in consideration of the A / D maximum inlet voltage of the MCU 150.
  • the equation for calculating the impedance from the voltage drop value obtained through the measurement electrode plate 112 and to obtain the moisture and oil-containing properties of the skin is as follows.
  • ⁇ ( ⁇ ) arccos ((
  • Z means the local impedance of the skin tissue in the measuring electrode plate 112
  • ⁇ ( ⁇ ) is a frequency characteristic function of Z.
  • Uz means voltage characteristics at the source signal side electrode plate
  • Ur means voltage characteristics at the reference resistance side
  • the waveform of the voltage characteristic Uz at the measuring electrode plate 112 and the voltage characteristic Ur at the stage of the first fixed resistor 113 according to the application of the harmonic wave can be confirmed.
  • the MCU 150 performs this process. Specifically, the MCU 150 measures the value corresponding to the voltage of the two signals through the signal conversion circuit, so that the absolute value of the local impedance
  • Table 1 is a correspondence table showing the impedance, water and oil content.
  • the MCU 150 stores the corresponding table as shown in Table 1 in advance and substitutes the calculated value therein to determine the moisture and oil content of the skin.
  • the body temperature measuring means 120 is a means for detecting the temperature of the measuring point, it may use a ready-made temperature sensor such as DS18B20.
  • the body temperature measuring unit 120 provides the measured temperature value to the MCU 150.
  • a temperature value is converted into a 12-bit number within 750ms and output.
  • the pH measuring means 130 detects the potential difference generated between the comparison electrode 131 and the glass film electrode 132 when the user's skin contact.
  • pH measuring means 130 has a vertical shape as shown in Figure 2, the electrolyte is filled therein.
  • the pH measuring unit 130 has a silver-silver chloride (AgCl / Ag) reference electrode 131 at one end thereof and a silver-silver chloride (2) at the other end of the reference electrode 131.
  • AgCl / Ag glass electrodes 132 are provided, respectively.
  • the glass electrode film 133 is further provided adjacent to the other end of the reference electrode 131, that is, adjacent to the glass electrode 132.
  • the pH measuring unit 130 further includes a buffer amplifier stage 134 and a level conversion stage 135.
  • the buffer amplifier stage 134 amplifies the potential difference generated between the reference electrode 131 and the glass electrode 132 when the user's skin contacts the glass electrode film 133.
  • the level converting stage 135 converts the output voltage from the buffer amplifier stage 134 into the A / D converter input voltage range of the MCU 150.
  • Both the comparison electrode 131 and the glass electrode 132 may use an Ag / AgCI electrode.
  • the internal resistance of the glass electrode film 133 is 106-109 kPa normally.
  • the operational amplifier used in the buffer amplifier stage 134 should ensure high inlet resistance and low inlet current, and minimize leakage through protection and shielding of the amplifier inlet.
  • the buffer amplifier stage 134 and the level converting stage 135 convert the voltage (-several hundred mV to several hundred mV) output from the glass electrode 132 having a high internal resistance to the A / D converter input range of the MCU 150 (0 V to Amplify and level convert to 2.4V).
  • the bandwidth of the amplification circuit is sufficient 1Hz.
  • the MCU 150 converts an input value into a binary value through an A / D converter, and converts the binary value into a pH value using a pH interpolation method using two points.
  • the MCU 150 improves accuracy through correction according to the environmental temperature.
  • the MCU 150 stores the correspondence table in advance and then applies a signal received from the level conversion stage 135 to the correspondence table to determine a pH value corresponding to the potential difference and perform temperature compensation.
  • pH measuring means 130 and MCU 150 having such a configuration, it is possible to detect 0pH to 12pH at a temperature of 20 °C to 40 °C.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the skin condition measuring apparatus for smartphones according to the present invention.
  • the user connects the skin condition measuring apparatus 100 for a smart phone according to the present invention to a smart phone 10 using a USB cable as shown in FIG.
  • the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone starts initialization.
  • the smart phone skin condition measuring apparatus 100 checks the state of each sensor and camera provided to check whether it is normal.
  • the state of the oil and water measuring means 110, the body temperature measuring means 120, the pH measuring means 130 and the photographing means 140 is inspected.
  • the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone waits for a control signal from the smartphone 10.
  • the skin condition measuring apparatus 100 for a smartphone controls the light source 142 to irradiate light, and controls the camera module 141 to photograph.
  • body temperature measuring means 120 body temperature measuring means 120, pH measuring means 130 to measure the oil and moisture state, body temperature and pH of the skin, respectively.
  • MCU 150 for determining the oil and moisture state and obtaining the pH is as described above.
  • the skin condition measuring apparatus 100 for the smartphone transmits the measured oil and moisture state, body temperature and pH, and the photographed image and image to the smartphone 10.
  • the method for measuring skin condition of a smart phone according to the present invention as described above may be implemented as a computer readable code and stored in a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include all kinds of media storing data readable by the computer system, for example, DVD-ROM, CD-ROM, hard disk, USB memory, flash memory. Etc. can be mentioned.
  • the expression contained in the recording medium encompasses both the case of being recorded on the recording medium in large quantities and distributed in a package form as well as being provided through the network in the form of data packets and stored in the recording medium.
  • the expression “smart phone” is used in the above, but the user can be connected to the server without being limited by space while carrying, and if it can be connected to the skin condition measuring device for smart phones according to the present invention by the USB communication method It is not limited to hardware called “smartphones”.
  • the present invention can be applied to the field of smartphone peripheral technology.

Abstract

스마트폰용 피부 상태 측정장치가 개시된다. 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);및 상기 카메라 모듈(141)의 전방으로 조광하는 광원(142);을 갖는 촬영수단(140); 유수분 측정수단(110); 체온 측정수단(120); pH 측정수단(130); 또는 촬영수단(140) 가운데 하나 이상을 제어하는 MCU(150); 및 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되되, 상기 촬영수단(140)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 촬영수단(140)으로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비하되, 사용자 피부 접촉시 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110); 측정 지점의 온도를 검출하는 체온 측정수단(120); 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출하는 pH 측정수단(130); 가운데 하나 또는 그 이상을 더 구비한다. 이러한 본 발명에 의할 때 사용자는 장소와 시간에 구애받지 않고서 자신의 피부 상태를 간편하게 진단할 수 있다.

Description

스마트폰용 피부 상태 측정장치
본 발명은 스마트폰 주변기기 기술분야에 속한다.
피부 미용에 대한 관심이 증가하면서 많은 사용자들이 피부관리실이나 맛사지샵, 피부과의원 등 다양한 경로를 통하여 피부의 상태를 확인하고, 적절한 화장품이나 약품 등을 이용하여 피부관리를 하게 되었다.
사람들의 피부 상태는 계절에 따라서도 크게 달라지며, 개인마다 편차가 심하기 때문에 적절한 처방을 위해서는 정확한 진단이 무엇보다 중요하다.
피부 상태의 진단을 위하여 피부과의원이나 클리닉 등지에는 전문적인 의료장비들이 구비되어 모공의 확대사진을 촬영하는 등의 진단 행위를 가능케 하고 있다.
그러나, 피부 미용에 대한 관심의 증가로 인해 사용자들의 피부에 대한 지식수준도 함께 증가하였으며, 사용자들은 자신의 피부의 상태에 대해서 또는 피부의 상태변화에 대해서 보다 상세하게 알기를 원하게 되었다.
그럼에도 불구하고 단순히 피부 상태를 모니터링하고, 화장품 등의 사용에 따른 변화추이를 파악하기 위하여 정기적으로 클리닉 등에 방문하는 것은 매우 번거로운 일이라 하겠다.
따라서, 사용자들이 휴대하면서 간단히 자신의 피부상태를 확인하고 진단할 수 있도록 하는 방안의 마련이 필요하다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 스마트폰과 USB방식에 의해 연결되어, 스마트폰을 이용한 사용자 조작에 의해 인체의 얼굴, 목, 몸 등 다양한 위치의 피부에 대한 수분량, 유분(피지)량, 산도(pH), 피부온도를 측정함과 동시에 극소형 카메라로 해당 위치의 피부를 확대촬영하여 스마트폰으로 전송하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);및 상기 카메라 모듈(141)의 전방으로 조광하는 광원(142);을 갖는 촬영수단(140);
유수분 측정수단(110); 체온 측정수단(120); pH 측정수단(130); 또는 촬영수단(140) 가운데 하나 이상을 제어하는 MCU(150); 및
스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되되, 상기 촬영수단(140)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 촬영수단(140)으로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비하되,
사용자 피부 접촉시 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110); 측정 지점의 온도를 검출하는 체온 측정수단(120); 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출하는 pH 측정수단(130); 가운데 하나 또는 그 이상을 더 구비하며,
상기 USB 허브 컨트롤러(160)가 스마트폰(10)과 전기적으로 연결되어 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 인가함에 따라, 상기 광원(142)이 상기 카메라 모듈(141)의 전방으로 조광하면, 상기 카메라 모듈(141)은 화상을 촬영하며,
상기 MCU(150)는 유수분 측정수단(110)으로부터 검출된 전압강하 값으로부터 사용자 피부의 유분 및 수분 상태를 계산하거나, 상기 pH 측정수단(130)으로부터 검출된 전위차로부터 사용자 피부의 pH값을 계산하거나, 또는 체온 측정수단(120)으로부터 측정 지점의 온도를 제공받는다.
한편, 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 일측면은 일측 끝단에 형성된 전면부(171); 및 상기 전면부(171)의 중앙으로부터 내측으로 개구되거나 또는 소정 길이 함몰되어 형성된 카메라 실장공간부(172);를 갖는 하우징(170);
상기 하우징(170)의 전면부(171)에 측정극판(112)이 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 상기 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110);
상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 사용자 체온을 검출하는 체온 측정수단(120);
상기 전면부(171)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(172)에 실장되는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);
상기 카메라 모듈(141)의 일측에 구비되되 상기 전면부(171)를 향하여 조광하는 광원(142);
상기 하우징(170) 내부에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어하는 MCU(150);
상기 하우징(170)의 일측에 노출된 USB 케이블 연결을 위한 소켓(161);을 구비하되, 상기 소켓(161)으로 연결된 USB 케이블을 통해 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되며, 상기 카메라 모듈(141)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 카메라 모듈(141)로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 다른 일측면은 일측 끝단에 형성된 전면부(171); 타측 끝단에 형성된 배면부(172); 상기 배면부(172) 중앙으로부터 내측으로 개구되거나 또는 소정 길이 함몰되어 형성된 카메라 실장공간부(173);를 가지며, 일측 방향으로 길게 연장되는 형상을 갖는 하우징(170);
상기 하우징(170)의 전면부(171)에 측정극판(112)이 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 상기 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110);
상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 사용자 체온을 검출하는 체온 측정수단(120);
상기 하우징(170)의 내부에, 상기 하우징(170)의 길이방향을 따라서 실장되되, 유리 전극막(133)이 상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 구비되어, 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출하는 pH 측정수단(130);
상기 배면부(172)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(173)에 실장되는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);
상기 카메라 모듈(141)의 일측에 구비되되 상기 배면부(172)를 향하여 조광하는 광원(142);
상기 하우징(170) 내부에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어하는 MCU(150);
상기 하우징(170)의 일측에 노출된 USB 케이블 연결을 위한 소켓(161);을 구비하되, 상기 소켓(161)으로 연결된 USB 케이블을 통해 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되며, 상기 카메라 모듈(141)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 카메라 모듈(141)로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비할 수 있다.
이러한 본 발명에 의할 때, 사용자들은 전문 장비가 비치된 클리닉 등의 시설에 방문하지 않고서도, 언제 어디서나 간단하게 자신의 피부의 수분량, 유분(피지)량, 산도(pH), 피부온도를 측정함과 동시에 해당 위치의 피부 상태를 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
한편, USB 호스트 기능을 사용함으로써 사용자들은 스마트폰과 연결하는 것만으로 간단히 앱을 설치하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치를 제어할 수 있게 된다.
특히, 소형으로 제작되어 스마트폰과 함께 휴대하면서 장소와 시간에 구애받지 않고서 자신은 물론 다른 사람들의 피부 상태에 대해서도 간단히 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구조를 설명하는 도면이며,
도 2는 본 발명의 이 실시예에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구조를 설명하는 도면이며,
도 3은 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치가 스마트폰과 연결되는 모습을 예시하는 도면이며,
도 4는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치를 이용하여 피부의 상태를 측정하는 모습을 예시하는 도면이며,
도 5는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구성요소간 연결관계를 설명하는 블록도이며,
도 6은 유수분 측정수단의 구성을 설명하는 블록도이며,
도 7은 측정전극에 발생하는 전압강하로부터 임피던스를 구하는 과정에서의 신호변화를 설명하는 도면이며,
도 8은 pH 측정수단의 구성을 설명하는 블록도이며,
도 9는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 동작과정을 설명하는 플로우차트이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 명확히 하기 위하여 본 발명의 구성과 관련없는 내용은 생략하기로 하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명한다.
한편, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)의 형상과 구성요소를 간략히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구조를 설명하는 도면이며, 도 2는 본 발명의 이 실시예에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구조를 설명하는 도면이다.
우선, 도 1에 도시된 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 합성수지 또는 금속재질의 하우징(170)을 구비한다.
하우징(170)은 도 1에 예시된 바와 같이 바람직하게는 일측방향으로 길게 연장된 원통형상을 가진다.
이때, 그 일측 끝단의 전면부(171)에 유수분 측정수단(110) 및 체온 측정수단(120)이 노출되어 구비된다.
한편, 전면부(171)의 중앙 부위는 개구되거나, 또는 내측방향으로 소정길이 함몰된다.
이에 의해 상기 하우징(170)의 내부에 형성된 공간인 카메라 실장공간부(173)에는 카메라 모듈(141)과 광원(142)이 구비된다.
한편, 카메라 모듈(141)은 기성의 촬상소자를 사용할 수 있다. 예컨대, 500만화소 CMOS 카메라 모듈 등을 사용할 수 있다.
이때, 중요한 것은 도 4에 예시된 바와 같은 실 사용시 사용자의 피부와 카메라 모듈(141)간의 거리가 상기 카메라 모듈(141)의 초점거리와 일치하도록 조절하는 것이다.
그리고, 외부 조명의 영향을 받지 않도록 잡광을 충분히 차폐하고, 광원(142)에 의한 독자적인 자체조명을 사용하여야 한다.
카메라 실장공간부(173)는 외부로부터의 잡광을 차단한다.
뿐만 아니라, 전면부(171)와 카메라 모듈(141) 간의 거리를 상기 카메라 모듈(141)의 초점거리와 일치시킴으로써 사용자의 실 사용시 촬영대상부위인 사용자의 피부가 카메라 모듈(141)의 초점거리에 정확히 들어올 수 있도록 한다.
한편, 하우징(170) 내부 카메라 모듈(141)의 아래쪽으로 인쇄기판이 적층되어 구비되며, 하우징(170)의 타측 끝단에는 USB 케이블 연결을 위한 소켓(161)이 구비된다.
한편, 인쇄기판에는 MCU(150)와 USB 허브 컨트롤러(160)이 구비된다.
유수분 측정수단(110)은 하우징(170)의 전면부(171)에 노출된 측정극판(112)을 구비한다.
한편, 이러한 유수분 측정수단(110)은 사용자 피부 접촉시 상기 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출한다.
체온 측정수단(120)은 센서 부위가 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 구비된다. 한편, 이러한 체온 측정수단(120)은 사용자 피부 접촉시 사용자 체온을 검출한다.
카메라 모듈(141)은 사용자의 피부를 촬영하기 위한 수단으로, 상기 전면부(171)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(173)에 실장된다.
한편, 상기 카메라 모듈(141)의 일측으로 광원(142)이 더 구비된다.
이러한 광원(142)은 상기 카메라 모듈(141)의 화각을 가리지 않도록 바람직하게는 측면에 구비되며, 상기 전면부(171)를 향하여 조광함으로써 카메라 모듈(141)의 촬영시 충분한 조도를 보장한다.
MCU(150)는 상기 하우징(170) 내부에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어한다.
한편, USB 허브 컨트롤러(160)는 USB 소켓(161)과 전기적으로 연결되며, 상기 소켓(161)을 통해 연결된 USB 케이블에 의하여 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결된다.
USB 허브 컨트롤러(160)는 스마트폰(10)으로부터 전송되는 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 카메라 모듈(141)로 인가하며, 반대로 상기 카메라 모듈(141)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송한다.
사용자는 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 USB 케이블을 이용하여 스마트폰(10)과 소켓(161)을 연결한다. 즉, 범용적으로 사용되는 스마트폰(10)용 케이블을 이용하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)와 스마트폰(10)이 연결될 수 있다.
사용자는 이와 같이 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)와 스마트폰(10)을 연결한 상태에서, 스마트폰(10)의 전용앱을 실행하여 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 제어할 수 있다.
도 4는 사용자가 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 사용하여 본인의 피부상태를 측정하는 모습을 예시한다.
도 4에 예시된 바와 같이 사용자는 한 손으로 스마트폰(10)을 들고, 또 나머지 한 손으로는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 잡고서 그 전면부(171)를 측정하고자하는 피부 위치에 접촉시킨다.
그리고, 스마트폰(10)을 조작함으로써 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 구동시킨다.
이에 따라, 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 후술하는 바와 같이 사용자의 피부를 확대하여 촬영함과 동시에 사용자 피부의 유수분 분포상태, 체온을 측정한다.
즉, 한 차례의 동작으로 피부의 유수분 상태와 체온측정은 물론, 피부조직의 확대촬영까지 이루어지게 된다.
사용자의 피부에 직접 닿는 전면부(171)에 유수분 측정수단(110)과 체온 측정수단(120)이 노출되어 있기에 한 차례의 동작만으로 유수분의 측정과 체온의 측정이 이루어질 수 있다.
한편, 전면부(171)가 사용자의 피부에 접촉함에 따라 카메라 실장공간부(173)에 의하여 외부로부터의 잡광이 차폐된다.
이 상태에서 스마트폰(10)으로부터 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)로 제어신호가 인가됨에 따라 광원(142)이 전면부(171)를 향해 빛을 조사하며, 카메라 모듈(141)은 사용자의 피부를 촬영한다.
촬영된 이미지, 영상과 측정된 유수분 및 체온 값은 USB 케이블을 통해 스마트폰(10)으로 전송된다.
한편, 스마트폰(10)은 수집한 정보를 서버(미도시)로 전송하고, 소정의 방식에 의해 가공함으로써 사용자에게 피부상태를 한눈에 알 수 있도록 해줌은 물론 사용자의 피부상태의 변화, 피부상태의 개선을 위한 방법 등의 정보를 제공할 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 본 발명의 이 실시예는 도 1에 도시된 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)와 달리 pH 측정수단(130)을 더 구비한다.
pH 측정수단(130)은 후술하는 바와 같이 양끝단에 전극이 구비되며 세로로 긴 형상을 가지고 있을 뿐 아니라, 상대적으로 부피가 커 카메라 모듈(141)과 같은 방향으로 배치할 경우 제품의 크기가 커지고, 카메라 모듈(141)의 화각을 충분히 확보할 수 있는 설계가 어렵다.
이러한 까닭에 도 2에 도시된 이 실시예에서는 카메라 모듈(141)을 반대측 방향으로 배치하였다.
한편, pH 측정수단(130)은 하우징(170)의 내부에, 상기 하우징(170)의 길이방향을 따라서 실장되는데, 유리 전극막(133)이 상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 구비된다.
도 4에 예시된 바와 같이 사용자의 피부가 유리 전극막(133)에 접촉하면, pH 측정수단(130)은 후술하는 바와 같이 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출한다.
유수분 측정수단(110)의 측정극판(112)과 체온 측정수단(120) 또한 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 실장된다.
반면, 도 2에 도시된 바와 같이 카메라 실장공간부(173)는 하우징(170)의 타측 끝단에 형성된 배면부(172) 중앙으로부터 내측으로 개구되거나 또는 소정 길이 함몰되어 형성된다.
카메라 모듈(141)은 상기 배면부(172)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(173)에 실장되며, 광원(142) 또한 상기 카메라 모듈(141)의 일측으로 상기 카메라 실장공간부(173)에 실장된다.
MCU(150)는 상기 하우징(170) 내부에 구비된 인쇄기판에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어한다.
이러한 본 발명의 이 실시예에 의할 때, 사용자는 도 4에 도시된 바와 같이 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 휴대하면서 하우징(170)의 전면부(171)를 피부에 접촉시켜 피부 상태를 측정할 수 있으며, 반대로 하우징(170)의 배면부(172)를 피부에 접촉시켜 피부의 확대사진을 촬영할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 8을 참조하여 이러한 형상을 갖는 본 발명의 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)의 각 구성요소에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 구성요소간 연결관계를 설명하는 블록도이다.
한편, 도 6은 유수분 측정수단의 구성을 설명하는 블록도이며, 도 7은 측정전극에 발생하는 전압강하로부터 임피던스를 구하는 과정에서의 신호변화를 설명하는 도면이다.
그리고, 도 8은 pH 측정수단의 구성을 설명하는 블록도이다.
본 발명의 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)의 구성요소들은 기능의 측면에서 크게 센싱기능, 촬영기능, 신호처리기능, 정보전송기능으로 도식적으로 구분될 수 있다.
유수분 측정수단(110), 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130)은 센서에 해당하며, 카메라 모듈(141)과 광원(142)은 촬영기능을 담당한다.
그리고, MCU(150)는 신호처리기능을 USB 허브 컨트롤러(160)은 정보전송기능을 수행한다.
한편, 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)에 필요한 전원은 스마트폰(10)의 전원을 사용할 수 있다.
센서들을 하나씩 살펴보기로 한다.
우선 유수분 측정수단(110)은 사용자 피부 접촉시 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출한다.
이러한 유수분 측정수단(110)은 후술하는 바와 같이 생체의 전기저항 분석을 통하여 피부의 유분 상태 및 수분 상태를 측정한다.
도 6에 도시된 바에 의할 때, 유수분 측정수단(110)은 조화파를 발생시키는 조화파 발생기(111), 상기 조화파 발생기(111)의 조화파 발생단자와 연결되되 제 1 고정저항(113)을 경유하여 접지되는 한 쌍의 대향하는 측정극판(112), 상기 측정극판(112) 양측단에 발생하는 전압강하 및 제 1 고정저항 전후에 발생하는 전압강하 값을 증폭하는 증폭소자(114);를 구비한다.
MCU(150)가 조화파 발생기(111)로 발생주파수를 지정함에 따라, 조화파 발생기(111)는 조화파를 발생시킨다. 한편, 조화파 발생기(111)의 조화파 발생단자는 측정극판(112)으로 연결되며, 이후 제 1 고정저항(113)을 거쳐 접지된다.
측정극판(112)은 전도성이 높은 금속재질일 수 있으며, 바람직하게는 금 도금이 된 동판을 사용할 수 있다.
사용자의 피부가 측정극판(112)에 닿음에 따라 상기 측정극판(112)의 양쪽 극판에는 측정 대상의 임피던스 Z에 해당되는 전압강하가 발생한다.
제 1 고정저항(113)의 양쪽에도 전압강하가 발생한다.
증폭소자(114)는 이러한 전압의 차이값을 증폭하여 MCU(150)의 A/D 컨버터로 입력한다.
증폭기 출구파형에서 얻자고 하는 것은 신호의 진폭이므로 증폭소자(114)의 전원은 +5V와 GND로, 증폭도는 MCU(150)의 A/D최대입구전압을 고려하여 1로 설정할 수 있다.
한편, 측정극판(112)을 통해 얻어진 전압강하값으로부터 임피던스를 계산하고 피부의 수분 및 유분 포함 특성을 얻어내기 위한 수식은 다음과 같다.
|Z| = (|Uz|/|UR|)*R1
θ(ω) = arccos((|U|2-|θ(ω)|2-|Ur|2)/(2*|Ur|*|Uz|))
단, Z는 측정극판(112)에서의 피부조직의 국부 임피던스를 의미하며, θ(ω)는 Z의 주파수 특성함수이다.
한편, Uz는 원천신호측 극판에서의 전압특성을, Ur은 참조저항측 전압특성을 각각 의미한다.
도 7에 도시된 바에 의할 때, 조화파의 인가에 따른 측정극판(112)에서의 전압특성 Uz와 제 1 고정저항(113) 단에서의 전압특성 Ur의 파형을 확인할 수 있다.
상기 함수를 이용하여 θ(ω)가 구해지면, 이에 기초하여 생물저항과 수분/유분 지표 대응관계표로 수분 및 유분포함특성을 얻어낸다.
MCU(150)에서는 이러한 과정이 수행되는데, 구체적으로 MCU(150)는 신호 변환회로를 거친 두개 신호의 전압에 해당한 값을 측정함으로써 국부임피던스의 절대값 |Z| 를 구하고, θ(ω)를 구한 다음 이를 표 1에 도시된 대응표에 적용한다.
표 1은 임피던스와 수분 및 유분 포함특성을 나타내는 대응표이다.
MCU(150)는 표 1과 같은 대응표를 미리 저장하고 있다가 계산된 값을 이에 대입함으로써 피부의 수분 및 유분 포함특성을 판정한다.
표 1
임피던스 수분 유분
>= 1.29MΩ -5 -4
550kΩ ~ 1.28MΩ -4 -4
330 ~ 550 KΩ -3 -4
230 ~ 320 KΩ -2 -2
155 ~ 220 KΩ -1 0
91 ~ 154 KΩ 0 1
46 ~ 89 KΩ 0 1
22 ~ 45 KΩ 1 5
7.3 ~ 21 KΩ 2 5
3.1 ~ 7.2 KΩ 3 5
1.9 ~ 3.0 KΩ 4 4
1.4 ~ 1.8 KΩ 5 3
<=1.3 KΩ 5 2
한편, 체온 측정수단(120)은 측정 지점의 온도를 검출하기 위한 수단으로, DS18B20과 같은 기성의 온도센서를 사용할 수 있다.
체온 측정수단(120)은 측정된 온도값을 MCU(150)로 제공한다.
예컨대, DS18B20와 같은 기성의 온도센서의 경우 750ms 내에 온도값을 12bit 숫자로 변환하여 출력한다.
한편, pH 측정수단(130)은 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출한다.
pH 측정수단(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 세로로 긴 형상을 가지며, 내부에 전해액이 충진된다.
한편, 도 8에 도시된 바에 의할 때 pH 측정수단(130)은 일측단에 은-염화은(AgCl/Ag) 기준전극(131)이, 상기 기준전극(131)의 타측단에 은-염화은(AgCl/Ag) 유리전극(132)이 각각 구비된다.
그리고, 상기 기준전극(131)의 타측단 즉, 유리전극(132)에 인접하여 유리 전극막(133)이 더 구비된다.
한편, pH 측정수단(130)은 완충증폭단(134)과 준위변환단(135)을 더 구비한다.
완충증폭단(134)은 사용자 피부가 상기 유리 전극막(133)에 접촉시 상기 기준전극(131)과 유리전극(132) 사이에 발생되는 전위차를 증폭한다.
그리고, 준위변환단(135)은 상기 완충증폭단(134)로부터의 출력전압을 MCU(150)의 A/D 컨버터 입력전압범위로 변환한다.
비교전극(131)과 유리전극(132)은 모두 Ag/AgCI 전극을 사용할 수 있다.
사용자의 피부가 유리 전극막(133)에 닿으면 비교전극(131)과 유리전극(132)의 사이에 전위차가 발생한다.
유리 전극막(133)의 내부저항은 통상 106 ~109Ω이다.
이러한 까닭에 완충증폭단(134)에서 이용하는 연산증폭기는 고입구저항, 저입구전류를 보장하여야 하며 증폭기입구의 보호, 차폐를 통해 누설을 최소로 하여야 한다.
완충증폭단(134)과 준위변환단(135)은 높은 내부저항을 가지는 유리전극(132)에서 출력되는 전압(-수백mV~수백mV)을 MCU(150)의 A/D컨버터 입력범위(0V~2.4V)로 증폭 및 준위변환한다.
pH의 측정시 평형상태에 도달하는 시간은 수초이상이므로 증폭회로의 대역폭은 1Hz이면 충분하다.
한편, MCU(150)는 입력값을 A/D 컨버터를 통해 2진수 값으로 변환하며, 두 점에 의한 pH보간법을 이용하여 2진수값을 pH값으로 변환한다.
이때, pH보간법에 의해 측정된 pH와 실제 pH 사이에는 오차가 발생하므로 MCU(150)는 환경온도에 따른 보정을 통해 정확도를 향상시킨다.
아래 표 2는 T=25℃에서 전극의 전위차와 pH 값 대응관계를 나타내는 온도보상 대응표이다.
상기 MCU(150)는 이러한 대응표를 미리 저장하였다가 준위변환단(135)으로부터 입력받은 신호를 대응표에 적용함으로써 전위차에 대응하는 pH값을 판정하고 온도 보상을 수행한다.
표 2
전위차（mV） 정격 pH 전위차 (mV) 정격 pH
414.12 0.00 -414.12 14.00
354.96 1.00 -354.96 13.00
295.80 2.00 -295.80 12.00
236.64 3.00 -236.64 11.00
177.48 4.00 -177.48 10.00
118.32 5.00 -118.32 9.00
59.16 6.00 -59.16 8.00
0.00 7.00 0.00 7.00
이러한 구성을 갖는 pH 측정수단(130)과 MCU(150)에 의할 때, 20℃ 내지 40℃의 온도에서 0pH 내지 12pH를 검출할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 동작과정을 살펴보기로 한다.
도 9는 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치의 동작과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 9에 도시된 바에 의할 때, 우선 사용자가 도 3에 도시된 바와 같이 USB 케이블을 이용하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 스마트폰(10)에 연결한 다음 전원을 켜서 구동시키면, 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 초기화를 시작한다.
초기화 과정에서 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 구비된 각 센서와 카메라의 상태를 검사하여 정상여부를 검사한다.
즉, 유수분 측정수단(110), 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130) 및 촬영수단(140)의 상태를 검사한다.
이때, 비정상인 경우 오류를 발생시키고 예외처리를 수행한다.
반면, 모든 센서, 카메라가 정상적으로 동작하는 경우 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 기다린다.
사용자가 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)를 한 손에 쥐고 피부에 접촉시킨 채 스마트폰(10)을 조작하여 제어신호를 인가하면,
스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 광원(142)을 제어하여 빛을 조사하고, 카메라 모듈(141)을 제어하여 촬영한다.
그리고, 유수분 측정수단(110), 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130)을 통해 각각 피부의 유수분 상태, 체온 및 pH를 측정한다.
유수분 상태를 판정하고 pH를 구하기 위한 MCU(150)의 처리과정은 상기 살펴본 바와 같다.
촬영 및 측정이 완료되면 스마트폰용 피부 상태 측정장치(100)는 측정된 피부의 유수분 상태, 체온 및 pH, 그리고 촬영된 이미지, 영상을 스마트폰(10)으로 전송한다.
한편, 이상과 같은 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 수록될 수 있다.
이때, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 매체를 포함할 수 있으며, 그 예로는 DVD-ROM, CD-ROM, 하드 디스크, USB 메모리, 플래쉬 메모리 등을 들 수 있다.
한편, 기록매체에 수록된다는 표현은 대량으로 기록매체에 수록되어 패키지 형태로 유통되는 경우는 물론 데이터 패킷의 형태로 네트워크를 통해 제공되어 기록매체에 수록되는 경우를 모두 포괄한다.
한편, 상기에서는 "스마트폰"이라는 표현을 사용하였으나 사용자가 휴대하면서 공간의 제약을 받지 않고서 서버에 접속할 수 있으며, USB 통신방식에 의하여 본 발명에 의한 스마트폰용 피부 상태 측정장치에 연결될 수 있는 것이라면 반드시 "스마트폰"이라 칭해지는 하드웨어로 국한되지 아니한다.
즉, IOS 또는 안드로이드 OS를 탑재한 휴대전화 이외에도 태블릿(Tablet), PDA(Personal Data Assistant)등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명은 첨부 도면 및 상기와 같은 실시예를 참조하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 오직 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이며 상기와 같은 실시예에 국한되지 아니한다.
본 발명은 스마트폰 주변기기 기술분야에 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);및 상기 카메라 모듈(141)의 전방으로 조광하는 광원(142);을 갖는 촬영수단(140);
    유수분 측정수단(110); 체온 측정수단(120); pH 측정수단(130); 또는 촬영수단(140) 가운데 하나 이상을 제어하는 MCU(150); 및
    스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되되, 상기 촬영수단(140)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 촬영수단(140)으로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비하되,
    사용자 피부 접촉시 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110); 측정 지점의 온도를 검출하는 체온 측정수단(120); 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출하는 pH 측정수단(130); 가운데 하나 또는 그 이상을 더 구비하며,
    상기 USB 허브 컨트롤러(160)가 스마트폰(10)과 전기적으로 연결되어 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 인가함에 따라, 상기 광원(142)이 상기 카메라 모듈(141)의 전방으로 조광하면, 상기 카메라 모듈(141)은 화상을 촬영하며,
    상기 MCU(150)는 유수분 측정수단(110)으로부터 검출된 전압강하 값으로부터 사용자 피부의 유분 및 수분 상태를 계산하거나, 상기 pH 측정수단(130)으로부터 검출된 전위차로부터 사용자 피부의 pH값을 계산하거나, 또는 체온 측정수단(120)으로부터 측정 지점의 온도를 제공받는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유수분 측정수단(110)은 조화파를 발생시키는 조화파 발생기(111);
    상기 조화파 발생기(111)의 조화파 발생단자와 연결되되 제 1 고정저항(113)을 경유하여 접지되는 한 쌍의 대향하는 측정극판(112); 및
    상기 측정극판(112) 양측단에 발생하는 전압강하 및 제 1 고정저항 전후에 발생하는 전압강하 값을 증폭하여 MCU(150)로 출력하는 증폭소자(114);를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 MCU(150)는 상기 증폭소자(114)로부터 입력된 값을 수학식 1에 대입함으로써 국부 임피던스를 계산하고, 계산된 국부 임피던스를 기 저장된 유수분 특성 대응표에 적용함으로써 사용자 피부의 수분 및 유분 포함특성을 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
    [수학식 1]
    |Z| = (|Uz|/|UR|)*R1
    θ(ω) = arccos((|U|2-|Uz|2-|UR|2)/(2*|UR|*|Uz|))
    (단, Z는 측정극판(112)에서의 피부조직의 국부 임피던스, θ(ω)는 Z의 주파수 특성함수, Uz는 측정극판(112)의 전압특성, Ur은 제 1 고정저항(123)의 전압특성임.)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 pH 측정수단(130)은 내부에 전해액이 충진되되, 일측단에 은-염화은(AgCl/Ag) 기준전극(131);
    상기 기준전극(131)의 타측단에 은-염화은(AgCl/Ag) 유리전극(132);
    상기 기준전극(131)의 타측단에 상기 유리전극(132)과 소정거리 이격되어 구비되는 유리 전극막(133);
    사용자 피부가 상기 유리 전극막(133)에 접촉시 상기 기준전극(131)과 유리전극(132) 사이에 발생되는 전위차를 증폭하는 완충증폭단(134); 및
    상기 완충증폭단(134)로부터의 출력전압을 제 2 A/D 컨버터(136)의 입력전압범위로 변환하여 MCU(150)로 출력하는 준위변환단(135);을 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 MCU(150)는 상기 준위변환단(135)으로부터 입력받은 신호를 기 저장된 온도보상 대응표에 적용함으로써 전위차에 대응하는 pH값을 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
  6. 일측 끝단에 형성된 전면부(171); 및 상기 전면부(171)의 중앙으로부터 내측으로 개구되거나 또는 소정 길이 함몰되어 형성된 카메라 실장공간부(172);를 갖는 하우징(170);
    상기 하우징(170)의 전면부(171)에 측정극판(112)이 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 상기 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110);
    상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 사용자 체온을 검출하는 체온 측정수단(120);
    상기 전면부(171)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(172)에 실장되는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);
    상기 카메라 모듈(141)의 일측에 구비되되 상기 전면부(171)를 향하여 조광하는 광원(142);
    상기 하우징(170) 내부에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어하는 MCU(150);
    상기 하우징(170)의 일측에 노출된 USB 케이블 연결을 위한 소켓(161);을 구비하되, 상기 소켓(161)으로 연결된 USB 케이블을 통해 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되며, 상기 카메라 모듈(141)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 카메라 모듈(141)로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
  7. 일측 끝단에 형성된 전면부(171); 타측 끝단에 형성된 배면부(172); 상기 배면부(172) 중앙으로부터 내측으로 개구되거나 또는 소정 길이 함몰되어 형성된 카메라 실장공간부(173);를 가지며, 일측 방향으로 길게 연장되는 형상을 갖는 하우징(170);
    상기 하우징(170)의 전면부(171)에 측정극판(112)이 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 상기 측정극판(112) 양측에 발생하는 전압강하를 검출하는 유수분 측정수단(110);
    상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 실장되되, 사용자 피부 접촉시 사용자 체온을 검출하는 체온 측정수단(120);
    상기 하우징(170)의 내부에, 상기 하우징(170)의 길이방향을 따라서 실장되되, 유리 전극막(133)이 상기 하우징(170)의 전면부(171)에 노출되도록 구비되어, 사용자 피부 접촉시 비교전극(131)과 유리막 전극(132) 사이에 발생하는 전위차를 검출하는 pH 측정수단(130);
    상기 배면부(172)를 향하여 상기 카메라 실장공간부(173)에 실장되는 화상 촬영을 위한 카메라 모듈(141);
    상기 카메라 모듈(141)의 일측에 구비되되 상기 배면부(172)를 향하여 조광하는 광원(142);
    상기 하우징(170) 내부에 구비되되, 상기 유수분 측정수단(110), 상기 체온 측정수단(120), pH 측정수단(130), 카메라 모듈(141) 또는 광원(142)을 제어하는 MCU(150);
    상기 하우징(170)의 일측에 노출된 USB 케이블 연결을 위한 소켓(161);을 구비하되, 상기 소켓(161)으로 연결된 USB 케이블을 통해 스마트폰(10)과 USB 방식에 의하여 연결되며, 상기 카메라 모듈(141)에 의하여 촬영된 화상 및 상기 MCU(150)로부터 획득된 피부상태 측정값을 상기 스마트폰(10)으로 전송하고, 상기 스마트폰(10)으로부터의 제어신호를 상기 MCU(150) 또는 상기 카메라 모듈(141)로 전달하는 USB 허브 컨트롤러(160);를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰용 피부 상태 측정장치.
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